Il materiale PEEK (polietereterchetone), sfruttando le sue eccezionali proprietà, è diventato un'alternativa chiave ai materiali tradizionali (come PTFE, metallo, PA, PPS, ecc.) nel campo delle guarnizioni per pompe e valvole. È particolarmente adatto a condizioni operative difficili che comportano alte temperature, alta pressione, forte corrosione e elevati requisiti di pulizia.
I. Scenari applicativi principali
L'applicazione del PEEK nella tenuta di pompe e valvole è molto ampia e riguarda principalmente i seguenti scenari:
Industria petrolchimica ed energetica:
Componenti applicativi: anelli di tenuta per oleodotti e gasdotti, guarnizioni per utensili da fondo pozzo, guarnizioni per valvole (ad esempio valvole a sfera, valvole di controllo), anelli di tenuta per pompe (ad esempio pompe elettriche sommergibili), piastre per valvole di compressori, ecc.
Caratteristiche delle condizioni operative: il mezzo contiene spesso componenti altamente corrosivi come acido solfidrico, anidride carbonica e salamoia e opera in ambienti ad alta temperatura e alta pressione.
Base documentale: Diversi documenti affermano esplicitamente che le guarnizioni in PEEK possono resistere efficacemente ai fluidi corrosivi presenti nel petrolio greggio, mantenere stabilità dimensionale e prestazioni di tenuta ad alte temperature e pressioni, e avere una durata di gran lunga superiore a quella dei materiali tradizionali come il PTFE. Nel settore petrolifero e del gas, il PEEK sta gradualmente sostituendo il PTFE come materiale per gli anelli di tenuta.
Industria dei processi chimici:
Componenti applicativi: pompe e valvole chimiche, guarnizioni per reattori, connettori per tubazioni, elementi filtranti resistenti alla corrosione, ecc.
Caratteristiche delle condizioni operative: contatto con varie sostanze chimiche quali acidi forti, alcali forti e solventi organici, che richiedono un'inerzia chimica e una purezza del materiale estremamente elevate.
Base del documento: il PEEK presenta un'eccellente resistenza chimica; in genere, solo l'acido solforico concentrato può dissolverlo o danneggiarlo, e la sua resistenza alla corrosione è paragonabile a quella dell'acciaio al nichel. Le sue proprietà autolubrificanti eliminano o riducono la necessità di olio lubrificante, evitando sostanzialmente la contaminazione del mezzo di reazione da parte dei lubrificanti.
Macchinari generali e produzione di alta gamma:
Componenti applicativi: valvole industriali, guarnizioni per sistemi idraulici, guarnizioni per cuscinetti, guarnizioni per pompe per vuoto, ecc.
Caratteristiche delle condizioni operative: requisiti di resistenza all'usura, resistenza alla fatica, lunga durata e funzionamento eventualmente accompagnato da temperature elevate o ambienti corrosivi.
Base del documento: il PEEK combina eccellente rigidità, tenacità e resistenza alla fatica, con una buona resistenza all'usura (coefficiente di attrito basso fino a 0,1-0,4). Può mantenere le prestazioni a temperature fino a 250 °C, rendendolo adatto a situazioni ad alto carico e alta usura.
Macchinari generali e produzione di alta gamma:
Componenti applicativi: valvole industriali, guarnizioni per sistemi idraulici, guarnizioni per cuscinetti, guarnizioni per pompe per vuoto, ecc.
Caratteristiche delle condizioni operative: requisiti di resistenza all'usura, resistenza alla fatica, lunga durata e funzionamento eventualmente accompagnato da temperature elevate o ambienti corrosivi.
Base del documento: il PEEK combina eccellente rigidità, tenacità e resistenza alla fatica, con una buona resistenza all'usura (coefficiente di attrito basso fino a 0,1-0,4). Può mantenere le prestazioni a temperature fino a 250 °C, rendendolo adatto a situazioni ad alto carico e alta usura.
II. Vantaggi prestazionali e logica di sostituzione
La sostituzione di altri materiali con il PEEK nel campo delle guarnizioni di pompe e valvole si basa principalmente sui seguenti vantaggi prestazionali:
Eccezionale resistenza alla corrosione chimica: resistente alla maggior parte di acidi, alcali, idrocarburi e solventi, con prestazioni simili a quelle dell'acciaio al nichel, di gran lunga superiori a quelle delle normali materie plastiche ingegneristiche. Questo lo rende un'alternativa ideale e migliorata al PTFE nei settori chimico e petrolifero e del gas.
Eccezionale resistenza alle alte temperature: temperature di esercizio a lungo termine fino a 260 °C, in grado di resistere a temperature di oltre 300 °C a breve termine, con un'elevata temperatura di deflessione termica. Ciò garantisce che le guarnizioni non si ammorbidiscano o cedano in fluidi o ambienti ad alta temperatura.
Eccellenti proprietà meccaniche e stabilità dimensionale: elevata resistenza, elevata rigidità, abbinate a buona tenacità. Eccezionale resistenza al creep e alla fatica sotto stress alternato e pressione a lungo termine, mantenendo un contatto stretto delle superfici di tenuta per prevenire perdite.
Basso attrito e autolubrificazione: basso coefficiente di attrito con effetti autolubrificanti. Questa caratteristica lo rende particolarmente adatto per applicazioni in cui non è possibile o non si deve utilizzare olio lubrificante (ad esempio, settore alimentare, farmaceutico, prodotti chimici ad alta purezza) e riduce l'usura, prolungando la durata della tenuta.
Assorbimento di umidità estremamente basso e resistenza all'idrolisi: il tasso di assorbimento di acqua satura a 23 °C è solo dello 0,4% e le prestazioni rimangono stabili in presenza di vapore ad alta temperatura e alta pressione e acqua calda. Evita variazioni dimensionali e guasti di tenuta dovuti all'espansione per assorbimento d'acqua, adatto per sistemi a vapore e ambienti umidi.
Elevata purezza e basso degassamento: lavorazione pulita, adatta per guarnizioni di pompe e valvole in settori con requisiti di pulizia estremamente elevati, come quello dei semiconduttori e dei prodotti farmaceutici.
Superamento dei difetti dei materiali tradizionali: i documenti sottolineano specificamente che il tradizionale materiale di tenuta per oleodotti, il PTFE (politetrafluoroetilene), anche se rinforzato con materiali compositi, soffre ancora di problemi come rapida usura, scorrimento a freddo (creep) e facile frattura ad alte temperature e pressioni. Gli anelli di tenuta in PEEK superano questi difetti mantenendo una resistenza alla corrosione paragonabile al PTFE, rendendoli un materiale ideale per l'aggiornamento.
III. Casi applicativi tipici
I casi applicativi specifici del PEEK nella tenuta di pompe e valvole includono:
Guarnizioni per pompe dell'olio, guarnizioni a 3 forme, anelli di tenuta per pompe e valvole.
Valvole, corpi pompa, cuscinetti e guarnizioni per pompe e valvole chimiche.
Componenti di tenuta per valvole a sfera criogeniche e tubi compositi termoplastici nei giacimenti petroliferi subsalini.
Utilizzati come piastre valvole per compressori, fasce elastiche per pistoni e varie guarnizioni in apparecchiature meccaniche.
IV. Società collegate
III. Casi applicativi tipici
I casi applicativi specifici del PEEK nella tenuta di pompe e valvole includono:
Guarnizioni per pompe dell'olio, guarnizioni a 3 forme, anelli di tenuta per pompe e valvole.
Valvole, corpi pompa, cuscinetti e guarnizioni per pompe e valvole chimiche.
Componenti di tenuta per valvole a sfera criogeniche e tubi compositi termoplastici nei giacimenti petroliferi subsalini.
Utilizzati come piastre valvole per compressori, fasce elastiche per pistoni e varie guarnizioni in apparecchiature meccaniche.
IV. Società collegate
Tra le aziende che forniscono materiali o prodotti in PEEK nel campo delle guarnizioni per pompe e valvole figurano:
Victrex (Regno Unito): leader mondiale nel settore del PEEK, le cui soluzioni ad alte prestazioni vengono applicate in ambienti di tenuta impegnativi per l'esplorazione petrolifera.
Dalian Luyang Technology Development Co., Ltd.: specializzata nella produzione di materiali e prodotti in PEEK modificato. Prodotti come bulloni, fascette e guarnizioni in PEEK vengono applicati direttamente in applicazioni come pompe e valvole per olio.
V. Riepilogo
In sintesi, il materiale PEEK, grazie alla sua combinazione unica di proprietà – resistenza alla corrosione, resistenza ad alte temperature e pressioni, resistenza all'usura, autolubrificazione e stabilità dimensionale – risolve i problemi prestazionali dei materiali tradizionali in condizioni operative estreme nel campo delle guarnizioni per pompe e valvole. Non solo migliora significativamente l'affidabilità e la durata delle guarnizioni, riducendo i costi di manutenzione, ma soddisfa anche i requisiti di pulizia e assenza di contaminazione di settori industriali specifici (come semiconduttori, farmaceutici e alimentari). Con la tendenza a sostituire l'acciaio con la plastica e la diffusione di apparecchiature di fascia alta, si prevede che il tasso di penetrazione del PEEK in questo settore critico dei componenti di base delle guarnizioni per pompe e valvole continuerà ad aumentare.
